КАРУСЕЛЬНАЯ СУШИЛКА ДЛЯ ЗЕРНА Российский патент 1998 года по МПК F26B15/04 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам для сушки зерна.

Известна карусельная сушилка (а. с. СССР N 1076720), которая содержит образованную внешним и внутренним ограждениями и перфорированным днищем сушильную камеру, установленную с возможностью вращения на неподвижном цоколе. Цоколь имеет окно для ввода теплоносителя. В сушильной камере над днищем расположен рабочий орган разгрузочного устройства для послойного отделения и выгрузки высушенного материала. В данном случае он выполнен в виде цепной фрезы, вводимой в материал и выгружающей его через окно. Фреза не мешает вращению сушильной камеры, т.к. днище, имеющее собственный привод, не связано с внешним ограждением, которое расположено выше фрезы и приводится во вращение под действием сил трения о него высушиваемого материала. Сыпучий материал подается в сушильную камеру норией через питатель, установленный над фрезой на кронштейнах с возможностью вертикального перемещения. Питатель выполнен в виде бункера, стенки которого в местах прилегания к кронштейнам вертикальны. Нижний открытый торец бункера расположен по всему радиусу сушильной камеры за фрезой.

Среди недостатков известной карусельной сушилки основными являются следующие: отсутствие рабочего органа, обеспечивающего перемешивание сушильного материала, не позволяет осуществлять равномерную послойную сушку зерна. Нижние слои зерна, соприкасающиеся с перфорированным днищем, будут пересушиваться, особенно при повышенной исходной влажности зерна, что приводит к распаду вещества (денатурации белка), входящего в состав клеток зерна, отмиранию протоплазмы и гибели зерна как живого организма; питатель, выполненный в виде бункера, установленного над фрезой на кронштейнах с возможностью вертикального перемещения, представляет собой громоздкую и неудобную в обслуживании конструкцию. Назначение питателя - регулирование толщины слоя материала в сушильной камере. Однако уменьшить толщину слоя материала с помощью питателя данной конструкции будет затруднительно; вращающееся внешнее ограждение затрудняет обслуживание сушилки и контроль за процессом сушки зерна.

Наиболее близкой по технической сущности является карусельная сушилка (а.с. СССР N 1665206), отличающаяся от карусельной сушилки по а.с. N 1076720 тем, что, с целью повышения экономичности, внутри кольцеобразной камеры параллельно перфорированному днищу дополнительно установлена решетка, выполненная в виде радиально расположенных гофр, смежные из которых образуют между собой щели, перекрываемые перфорированными заслонками.

Недостатком данной сушилки является нецелесообразная сложность ее конструкции. Наличие дополнительной решетки, выполненной в виде радиально расположенных гофр, и двух зон сушки материала не гарантирует равномерного процесса сушки в каждом слое. Переход сушимого материала из верхнего слоя в нижний, судя по описанию, должен осуществляться через перекрываемые перфорированными заслонками щели. Однако, поток материала, проходя через щели, будет препятствовать закрытию заслонок. Кроме этого, перфорированные заслонки, даже при тщательном изготовлении, ввиду перепада температур (с одной стороны теплоноситель с Т = 45-55 ^oC, с другой - сушимый материал с T = 0-20^oC) будут деформироваться, что будет затруднять открытие и закрытие щелей заслонками. Все это ставит под сомнение целесообразность установки второй дополнительной решетки, выполненной в виде гофр.

Кроме этого наличие двух сушильных камер затрудняет обслуживание сушилки. Так при переходе на сушку другой культуры сложно будет очистить нижнюю сушильную камеру от зерна предыдущей культуры.

Также затруднен контроль и практически невозможно управление процессом сушки. При повышенной исходной влажности вороха не исключено переполнение нижней сушильной камеры, что сделает невозможной сушку в "кипящем" слое. В результате этого снижается эффективность процесса сушки.

Кроме указанных недостатков в конструкции данной сушилки полностью не устранены недостатки, присущие карусельной сушилке по а.с. N 1076720.

Задачей изобретения является повышение эффективности процесса сушки, улучшение удобства эксплуатации, обслуживания и обеспечения возможности контроля и управления процессом сушки.

Указанная задача достигается тем, что сушилка дополнительно снабжена ворошителем, состоящим из подвижного и неподвижного брусьев и многоярусных скребков переменной высоты, шарнирно закрепленных при помощи штанг к подвижному и неподвижному брусьям, при этом угол установки скребков от центра карусельной платформы к ее краю изменяется от минимального α₁ до максимального α₂ , неподвижный брус закреплен на подшипниках качения, прикреплен к центральной опоре и жестко соединен с внешним ограждением, а подвижный брус снабжен винтовым механизмом, имеющим жесткую связь с внешним ограждением, что позволяет, устанавливая плоскость скребков под углом к касательной, проведенной к окружности радиусом, равным расстоянию от центра карусельной платформы до точек шарнирного закрепления каждого скребка, равномерно и дозированно перемещать сушимый материал по поверхности перфорированного днища карусели от центра сушильной камеры к выгрузном окну, расположенному во внешнем ограждении. Это позволяет, загружая материал исходной влажности в центр сушильной камеры и перемещая его по перфорированному днищу карусели к выгрузному окну, получать на выходе сушилки материал заданной влажности. Скорость перемещения зерна по поверхности карусельной платформы, а следовательно, и конечная влажность материала, регулируются изменением угла наклона скребков ворошителя при помощи винтового механизма, связанного с подвижным брусом.

Использование на ворошителе многоярусных скребков переменной высоты, шарнирно закрепленных к подвижному и неподвижному брусьям под разным углом, позволяет поддерживать равномерную толщину слоя материала в сушильной камере.

Центральная опора выполнена в виде вала и соосно установленных одна в другой двух труб большого и малого диаметров, связанных между собой посредством регулировочных болтов, причем труба большого диаметра жестко соединена с фундаментом сушилки, а вал установлен внутри трубы малого диаметра на подшипниках качения. Это позволяет осуществлять строгое центрирование карусельной платформы в обечайке, образованной внешним ограждением сушилки.

Оригинальный механизм привода карусельной платформы состоит из ведущей и ведомой звездочек, соединенных специальной передачей, причем ведомая звездочка является одновременно и опорным кольцом платформы, перекатывающимся по роликам боковых опор, а ведущая звездочка установлена на приводной станции, что делает сушилку значительно проще в конструкции и позволяет отказаться от вращающегося внешнего ограждения, а это, в свою очередь, делает сушилку удобной в эксплуатации и обслуживании.

Установка обечайки в выемке фундамента и заделка ее тугоплавким эластичным материалом предотвращает утечки теплоносителя в атмосферу через неплотности между фундаментом и внешним ограждением, образующиеся при перепадах температуры из-за различия коэффициентов линейного расширения материалов фундамента и внешнего ограждения.

Новые существенные признаки:
1. Сушилка дополнительно снабжена ворошителем.

2. Ворошитель состоит из подвижного и неподвижного брусьев и многоярусных скребков переменной высоты, шарнирно закрепленных при помощи штанг к подвижному и неподвижному брусьям, неподвижный брус закреплен на подшипниках качения, прикреплен к центральной опоре и жестко соединен с внешним ограждением, а подвижный брус снабжен винтовым механизмом, имеющим жесткую связь с внешним ограждением.

3. Скребки ворошителя многоярусные, переменной высоты, при этом угол установки скребков от центра карусельной платформы к ее периферии изменяется от α₁ (например, 20^o) до α₂ (например, α₂=α₁/2 ).

4. Центральная опора карусели выполнена в виде вала и соосно установленной одна в другой труб большого и малого диаметров, связанных между собой посредством регулировочных болтов, причем труба большого диаметра жестко соединена с фундаментом сушилки.

5. Сушилка дополнительно содержит приводную станцию с ведущей звездочкой и цепной передачей, а под перфорированным днищем сушильной камеры дополнительно установлено опорное кольцо, являющееся одновременно ведомой звездочкой привода вращения платформы, соединенной с ведущей звездочкой, посредством цепной передачи, причем нижняя поверхность опорного кольца контактирует с роликами боковых опор.

6. Фундамент сушилки снабжен выемками, в которых установлено внешнее ограждение сушилки, залитыми тугоплавким эластичным материалом для предотвращения утечки теплоносителя.

Перечисленные новые существенные признаки достаточны во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Перечисленные отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают получение технического результата, заключающегося в повышении эффективности процесса сушки за счет установки ворошителя, состоящего из подвижного и неподвижного брусьев и многоярусных скребков переменной высоты, шарнирно закрепленных при помощи штанг к подвижному и неподвижному брусьям, при этом угол установки скребков от центра карусельной платформы к ее краю изменяется от минимального α₁(например, 20^o) до максимального α₂(например, α_1/2),, неподвижный брус закреплен на подшипниках качения, прикреплен к центральной опоре и жестко соединен с внешним ограждением, а подвижный брус снабжен винтовым механизмом, имеющим жесткую связь с внешним ограждением, все это обеспечивает равномерное и дозированное перемещение сушимого материала от места загрузки в центральной части карусели к месту выгрузки через окно во внешнем ограждении, обеспечивает и формирует одинаковую оптимальную толщину слоя сушимого материала, легкое регулирование скорости перемещения материала сушки, хорошее перемешивание нижних, более сухих, слоев материала с верхними, более влажными, слоями, в конечном счете все это позволяет уменьшить затраты топлива и электроэнергии на сушку, снижает показатель неравномерности сушки, травмирования зерновок, обеспечивает качественную сушку в потоке за один пуск как семенной массы, так и продовольственного и фуражного зерна при любой исходной влажности поступаемого материала.

Удобство эксплуатации, обслуживания и контроля за процессом сушки достигается за счет применения ворошителя, позволяющего регулировать скорость перемещения сушимого материала по поверхности карусельной платформы, а также за счет применения оригинального привода карусельной платформы, состоящего из ведущей и ведомой звездочек, соединенных специальной передачей, причем ведомая звездочка является одновременно и опорным кольцом платформы, перекатывающимся по роликам боковых опор, а ведущая звездочка установлена на приводной станции, что делает сушилку значительно проще в конструкции и позволяет отказаться от вращающегося внешнего ограждения.

Удобство эксплуатации и обслуживания сушилки достигается также за счет конструкции центральной опоры, выполненной в виде вала и соосно установленных одна в другой двух труб большого и малого диаметра, связанных между собой посредством регулировочных болтов, причем труба большого диаметра жестко соединена с фундаментом сушилки, а вал установлен внутри трубы малого диаметра на подшипниках качения, что позволяет регулировочными болтами осуществлять строгое центрирование карусельной платформы в обечайке, образованной внешним ограждением сушилки.

На фиг. 1 изображен общий вид карусельной сушилки для зерна; на фиг. 2 приведен вид в разрезе центральной опоры; на фиг. 3 изображен скребок ворошителя.

Карусельная сушилка для зерна содержит образованную внешним 1 (фиг. 1) и внутренним 2 ограждениями и перфорированным днищем 3 сушильную камеру, установленную на фундаменте 4. Перфорированное днище 3 выполнено в виде карусельной платформы, установленной на боковых 5 и центральной 6 опорах с возможностью вращения в горизонтальной плоскости на роликах 7. К окну 8 внешнего ограждения 1 подсоединен воздуховод 9 для подвода теплоносителя. Сушилка дополнительно снабжена ворошителем 10, состоящим из подвижного радиального бруса 11 и неподвижного радиального бруса 12 с шарнирно укрепленными на каждом из них при помощи штанг 13 многоярусными скребками переменной высоты 14. Угол установки скребков от центра карусельной платформы к ее периферии изменяется от (например, 20^o) до (например, α_1/2), . Неподвижный радиальный брус 12 снабжен подшипниками качения 15, посредством которых он с одной стороны прикреплен к центральной опоре 6, а с другой стороны жестко связан с внешним ограждением 1. Подвижный радиальный брус 11 снабжен винтовым механизмом 16, жестко связанным с внешним ограждением 1. Центральная опора 6 выполнена в виде вала 17 (фиг. 2) и соосно установленных одна в другой двух труб большого 18 и малого 19 диаметров, связанных между собой посредством регулировочных болтов 20, причем труба большого диаметра 18 жестко соединена с фундаментом сушилки 4, а вал 17 установлен внутри трубы малого 19 диаметра на подшипниках качения центральной опоры 21. Сушилка дополнительно содержит приводную станцию 22 (фиг. 1) с ведущей звездочкой 23 и цепной передачей 24. Под перфорированным днищем 3 сушильной камеры дополнительно установлено опорное кольцо 25, являющееся одновременно ведомой звездочкой привода вращения платформы, соединенной с ведущей звездочкой 23, посредством цепной передачи 24 (например, специальная тяговая цепь по ГОСТ-10947-64 с лопатками, которая упрощает изготовление ведомой звездочки. В этом случае по всей окружности опорного кольца 25, изготовленного из швеллера, закреплено сваркой всего 8 упоров, за которые поворачивается карусель от лопаток цепи). При этом нижняя поверхность опорного кольца 25 контактирует с роликами боковых опор 5, а фундамент 4 снабжен выемками 26, залитыми тугоплавким эластичным материалом 27 для предотвращения утечек теплоносителя. Зерновой ворох в сушильную камеру поступает по зерносливу 28. Вывод сушимого материала из сушильной камеры осуществляется через выгрузное окно 29.

Карусельная сушилка для зерна работает следующим образом.

Влажный зерновой ворох, подаваемый по зерносливу 28 (фиг. 1) в сушильную камеру, высыпается в центр перфорированного днища 3 к внутреннему ограждению 2. Одновременно с этим перфорированное днище 3 приводится во вращение от приводной станции 22 через цепную передачу 24, соединяющую ведущую звездочку 23, установленную на приводной станции 22, с опорным кольцом 25, являющимся одновременно ведомой звездочкой перфорированного днища 3. При вращении перфорированного днища 3 зерновой ворох, находящийся на расстоянии r₁ от центра вращения перфорированного днища 3, попадает на первый многоярусный скребок 14 ворошителя 10. Зерновой ворох, взаимодействуя с поверхностью скребка 14, установленного под углом (например, α₁= 20^°) к плоскости вращения, перемещается на новое расстояние r₂ от центра вращения перфорированного днища 3. Шаг установки скребков 14 ворошителя 10, их геометрические размеры выбраны таким образом, чтобы обеспечивалось непрерывное, равномерное и дозированное перемещение влажности зернового вороха по перфорированному днищу 3 от его центра к выгрузному окну 29. При перемещении зернового вороха по перфорированному днищу 3 он продувается теплоносителем, который поступает под перфорированное днище 3 по воздуховоду 9. В результате этого ворох нагревается, влага из вороха испаряется, поглощается теплоносителем и удаляется из сушильной камеры. Угол установки скребков 14 к плоскости вращения регулируют при помощи винтового механизма 16, воздействующего на подвижный радиальный брус 11 ворошителя 10, с которым одной из штанг 13 соединены скребки 14.

Расстояние h_i, на которое перемещается зерновой ворох по перфорированному днищу 3 под действием i-ого скребка 14, определяется зависимостью:
hi=l_iSinα_i,
где
l_i - длина и α_i- угол установки i-го скребка 14 к неподвижному радиальному брусу 12.

Отсюда следует, что при α_i=0 скребок 14 не перемещает зерновой ворох по перфорированному днищу 3. При изменении α_i от 0^o до 45^o увеличивается шаг h_i, а, следовательно, и скорость перемещения зернового вороха от внутреннего ограждения 2 сушильной камеры (от места загрузки) к ее внешнему ограждению 1 (выгрузному окну 29).

Поэтому для того, чтобы увеличить время сушки материала (при увеличении исходной влажности зернового вороха), достаточно уменьшить угол α_i. И наоборот, для уменьшения времени сушки увеличивают угол α_i с той целью, чтобы на выходе сушилки иметь зерновой ворох требуемой конечной влажности.

Для того, чтобы обеспечить равномерную толщину слоя зернового вороха в сушильной камере, каждый скребок 14 ворошителя 10 должен перемещать за один оборот перфорированного днища 3 одинаковое количество материала.

Но, вследствие того, что скребки 14 отстоят от центра вращения на разном расстоянии, то при прочих равных геометрических параметрах будут перемещать по карусельной платформе неодинаковое количество сушимого материала. Объем V_i зернового вороха, перемещаемый i-м скребком 14 за один оборот перфорированного днища 3, определяется выражением
Vi=πa_i[(r_i+l_iSinαi)²-r2i

],
где
a_i - высота скребка 14; r_i - расстояние от точки крепления i-го скребка к подвижному радиальному брусу 11 до оси вращения перфорированного днища 3.

Для i+1 скребка 14
V_i+1=πa_i+1[(r_i+1+l_i+1Sinα_i+1)²-r2i+1

].
Для создания равномерного слоя зернового вороха в сушильной камере должно быть соблюдено условие V_i = V_i+1
или
Равномерный слой материала в сушильной камере обеспечивают скребки 14 переменной высоты a_i > a_i+1, установленные под разным углом
α_i.
Для хорошего перемешивания нижних, более сухих слоев материала с верхними, более влажными слоями скребки 14 выполнены многоярусными (например, двухъярусные на фиг. 2). Нижний скребок 30 перемещает и перемешивает слой материала, верхний скребок 31 перемешивает и разравнивает его.

В сравнении с известными карусельными сушилками, карусельная сушилка для зерна имеет следующие основные преимущества:
равномерное, дозированное и непрерывное перемещение зернового вороха от места загрузки в центральной части карусели к месту выгрузки через окно в обечайке;
обеспечение одинаковой толщины слоя сушимого материала;
формирование высоты слоя оптимальной толщины;
легкое регулирование скорости перемещения материала сушки от центра к выгрузному окну и наоборот;
хорошее перемешивание нижних, более сухих слоев материала с верхними, более влажными слоями;
обеспечивает сушку в потоке за один пропуск при любой влажности исходного материала;
снижается показатель неравномерности сушки;
делает сушилку универсальной для обработки урожая различных полевых культур семенного, продовольственного и фуражного назначения.

Изобретение позволяет повысить эффективность процесса сушки, улучшает условия эксплуатации и обслуживания, обеспечивает возможность контроля и управления процессом сушки за счет установки ворошителя, состоящего из подвижного и неподвижного радиальных брусьев с шарнирно укрепленными на каждом из них при помощи штанг многоярусных скребков переменной высоты, при этом угол установки скребков от центра карусельной платформы к ее периферии изменяется от α₁ (например, 20^o) до α₂(например,α₂= α₁/2), при этом неподвижный радиальный брус снабжен подшипниками качения и прикреплен посредством их к центральной опоре, а с другой стороны соединен жестко с внешним ограждением, подвижный радиальный брус снабжен винтовым механизмом, позволяющим изменять угол установки скребков ворошителя, а вращающаяся в горизонтальной плоскости карусельная платформа удерживается боковыми и центральной опорами, последняя из которых снабжена устройством, позволяющим осуществлять строгое центрирование карусели в обечайке, причем перфорированное днище карусели установлено на опорное кольцо, являющееся одновременно и ведомой звездочкой привода карусельной платформы, которая связана специальной цепной передачей с ведущей звездочкой, установленной на приводной станции, нижняя поверхность опорного кольца соприкасается с роликами боковых опор, а внешнее ограждение сушилки для предотвращения утечек теплоносителя установлено в выемке фундамента и залито тугоплавким эластичным материалом. Изобретение позволит повысить эффективность процесса сушки, улучшить условия эксплуатации и обслуживания. 3 ил.

Карусельная сушилка для зерна, содержащая образованную внешним и внутренним ограждениями и перфорированным днищем сушильную камеру, причем перфорированное днище выполнено в виде карусельной платформы, установленной на боковых и центральной опорах с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, к окну внешнего ограждения подсоединен воздуховод для подвода теплоносителя, отличающаяся тем, что сушилка дополнительно снабжена ворошителем, состоящим из подвижного и неподвижного брусьев и многоярусных скребков переменной высоты, шарнирно закрепленных при помощи штанг к подвижному и неподвижному брусьям, при этом угол установки скребков от центра карусельной платформы к ее краю изменяется от минимального α₁ до максимального α₂, неподвижный брус закреплен на подшипниках качения, прикреплен к центральной опоре и жестко соединен с внешним ограждением, а подвижный брус снабжен винтовым механизмом, имеющим жесткую связь с внешним ограждением, центральная опора карусели состоит из вала, установленного на подшипниках качения внутри трубы малого диаметра, удерживаемой регулировочными болтами внутри трубы большого диаметра, которая жестко связана с фундаментом сушилки, причем перфорированное днище карусели установлено на опорное кольцо, являющееся одновременно и ведомой звездочкой привода карусели, которая связана цепной передачей с ведущей звездочкой, установленной на приводной станции, нижняя поверхность опорного кольца соприкасается с роликовой поверхностью боковых опор, а внешнее ограждение сушилки для предотвращения утечек теплоносителя установлено в выемке фундамента и залито тугоплавким эластичным материалом.